CN112351379B - 音频组件的控制方法以及智能头戴设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种音频组件的控制方法以及智能头戴设备，音频组件的控制方法包括：音频组件接收多个声道信号，将每一所述声道信号预处理为左声道信号和右声道信号。对所述左声道信号以第一声场增强策略进行空间声声场增强，并对所述右声道信号以第二声场增强策略进行中置声声场增强。对处理后的所述左声道信号以及所述右声道信号进行信号复合后输出。上述方案解决智能头戴设备的声音场景体验感的技术问题。

Description

音频组件的控制方法以及智能头戴设备
技术领域
本发明涉及智能头戴设备的技术领域，特别涉及音频组件的控制方法以及智能头戴设备。
背景技术
目前市场上在销的AR(增强现实，Augmented Reality)、VR(虚拟现实，VirtualReality)、MR(混合现实，Mixed Reality)等产品的声音系统应用范围很广。
而现有的AR(增强现实，Augmented Reality)、VR(虚拟现实，Virtual Reality)、MR(混合现实，Mixed Reality)等产品的声音系统用于如通话、电影、小视频、音乐MV、音乐播放等，由于其声道信号均为Dow-mix或普通2.0声道的信号，此时声道信号仅仅具有左右两个声道，从而导致声音场景体验感无法与AR、VR以及MR的视频图像相匹配。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种音频组件的控制方法，旨在解决现有智能设备的声音很难与AR、VR以及MR的视频图像相匹配的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种音频组件的控制方法，所述音频组件的控制方法包括：
音频组件接收多个声道信号；
将每一所述声道信号预处理为左声道信号和右声道信号；
对所述左声道信号以第一声场增强策略进行空间声声场增强，并对所述右声道信号以第二声场增强策略进行中置声声场增强；
对处理后的所述左声道信号以及所述右声道信号进行信号复合后输出。
可选地，所述第一声场增强策略为：对所述左声道信号依次进行音量增大/减小处理、数字滤波处理、高低八度乐理处理、清晰度处理以及空间声处理；
所述第二声场增强策略为：对所述右声道信号进行音量增大/减小处理、数字滤波处理、高低八度乐理处理、清晰度处理以及中置声处理。
可选地，所述高低八度乐理处理为：
将左声道信号的谐波、低频以及基频叠加以实现频率倍增；或，
将右声道信号的谐波、低频以及基频叠加以实现频率倍增。
可选地，所述空间声处理为：对所述左声道信号的频段、幅度、相位进行调整，以使所述左声道信号的频段在3.4KHZ-15KHZ之间，所述左声道信号的幅度在0-12dB之间，所述左声道信号的相位在0-45度之间。
可选地，所述中置声处理为：对所述右声道信号的频段、幅度、相位进行调整，以使所述右声道信号的频段在500HZ-3.4KHZ之间，所述右声道信号的幅度在0-12dB之间，所述右声道信号的相位在0-15度之间。
可选地，所述清晰度处理为：
同时对左声道信号或右声道信号中的奇次谐波与偶次谐波比例进行控制，以使特定比例的奇次谐波与偶次谐波进行合成。
可选地，在所述将每一所述声道信号预处理为左声道信号和右声道信号的步骤包括：
依次对多声道信号进行信号分离处理、动态压缩处理与高低八度乐理处理以及局部清晰度处理。
可选地，所述对处理后的所述左声道信号以及所述右声道信号进行信号复合后输出的步骤包括：
将所述左声道信号以及所述右声道信号经梳状滤波后合成一输出信号后输出。
为实现上述目的，本发明还提出一种智能头戴设备，所述智能头戴设备包括：
音频组件，所述音频组件包括：存储器、控制器及存储在所述存储器上并可在所述控制器上运行的音频组件的控制程序，所述音频组件的控制程序被所述控制器执行时实现如上所述的音频组件的控制方法的步骤。
可选地，所述音频组件包括出声部和驱动部，出声部，通过所述驱动部转动安装于所述智能头戴设备上；
控制器获取出声角度调节信号，并根据接收到出声角度调节信号控制驱动部驱动所述出声部转动以调节所述出声部的出声角度。
本发明音频组件的控制方法包括：首先音频组件接收多个声道信号，将每一所述声道信号预处理为左声道信号和右声道信号。对所述左声道信号以第一声场增强策略进行空间声声场增强，并对所述右声道信号以第二声场增强策略进行中置声声场增强。对处理后的所述左声道信号以及所述右声道信号进行信号复合后输出。上述方案中，通过将每一所述声道信号预处理为左声道信号和右声道信号，然后分别进行声场增强，从而可以增强最后信号复合后的声音的临场体验感，从而解决了现有智能设备的声音很难与AR、VR以及MR的视频图像相匹配的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明音频组件的控制方法一实施例的流程示意图；
图2为本发明音频组件的控制方法第一声场增强策略的流程示意图；
图3为本发明音频组件的控制方法第二声场增强策略的流程示意图；
图4为本发明音频组件一实施例的结构示意图；
图5为本发明音频组件一实施例的结构示意图；
图6为本发明音频组件一实施例的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
本发明提出一种音频组件的控制方法，旨在解决现有智能设备的声音很难与AR、VR以及MR的视频图像相匹配的技术问题。
为实现上述目的，如图1所示，本发明还提出一种音频组件的控制方法，音频组件的控制方法包括：
S1、音频组件接收多个声道信号；
此时音频组件接收到的声道信号可以为一个或者多个。
S2、将每一所述声道信号预处理为左声道信号和右声道信号；
其中，每个声道信号均由左声道信号和右声道信号组成，此时，需要将其分离，即将多个声道信号中的每一声道信号都处理为左声道信号和右声道信号，此时的左声道信号与右声道信号相同。
S3、对所述左声道信号以第一声场增强策略进行空间声声场增强，并对所述右声道信号以第二声场增强策略进行中置声声场增强；
通过对左声道信号以第一声场增强策略进行空间声声场增强且对右声道信号以第二声场增强策略进行中置声声场增强，分别从两个方面上对声道信号进行处理，以从不同方向上优化左声道信号以及右声道信号的声场性能。以独立控制来调节相应声场体验。从而实现声音丰富度以及低音能量感的增加。
S4、对处理后的左声道信号以及右声道信号进行信号复合后输出。
将处理后的左声道信号以及右声道信号进行信号复合，也即将全方向上优化后的左声道信号以及右声道信号进行复合，并梳理其频率，保证其声音信号的一致性，最后合成全面优化后的声道信号，大幅度的提升了声场体验效果、增加了声音丰富度、增强了低音能量感，且改善了声道信号的动态特性。使得现有智能设备的声音与AR、VR以及MR的视频图像相匹配。
可选地，如图2所示，第一声场增强策略为：对所述左声道信号依次进行音量增大/减小处理S30、数字滤波处理S31、高低八度乐理处理S32、清晰度处理S33以及空间声处理S34。
通过上述处理可以实现声道信号的丰富度增强以及空间声的增强，从而增强声场体验。从而实现声音丰富度以及低音能量感的增加。
可选地，如图3所示，第二声场增强策略为：对所述右声道信号进行音量增大/减小处理S35、数字滤波处理S36、高低八度乐理处理S37、清晰度处理S38以及中置声处理S39。通过上述处理可以实现声道信号的丰富度增强以及中置声的增强，从而增强声场体验。
可选地，所述高低八度乐理处理为：
将左声道信号的谐波、低频以及基频叠加以实现频率倍增；或，
将右声道信号的谐波、低频以及基频叠加以实现频率倍增。
其中，谐波遵循高低八度乐理处理原则，其本质是通过倍频谐波实现频率的倍增或者倍减，从而实现声音丰富度的增加，即处理后的左声道信号/右声道信号＝处理前的左声道信号/右声道信号的N倍，或者是理后的左声道信号/右声道信号＝处理前的左声道信号/右声道信号的谐波+基频+低频，此时的基频以及低频频率由用户依照高低八度乐理进行设立，通过上述过程可以实现丰富度增加及低音能量增强。
可选地，所述空间声处理为：对所述左声道信号的频段、幅度、相位进行调整，以使所述左声道信号的频段在3.4KHZ-15KHZ之间，所述左声道信号的幅度在0-12dB之间，所述左声道信号的相位在0-45度之间。
在将左声道信号的频段控制在3.4KHZ-15KHZ之间，所述左声道信号的幅度控制在0-12dB之间，所述左声道信号的相位控制在0-45度之间时，能使得用户听觉上在宽广度维度上产生距离感，增强其空间感。此时幅度控制在0-12dB可调，相位控制成0-45度之间可调。
可选地，所述中置声处理为：对所述右声道信号的频段、幅度、相位进行调整，以使所述右声道信号的频段在500HZ-3.4KHZ之间，所述右声道信号的幅度在0-12dB之间，所述右声道信号的相位在0-15度之间。
在将右声道信号的频段控制在500HZ-3.4KHZ之间，所述右声道信号的幅度控制在0-12dB之间，所述右声道信号的相位控制在0-15度之间，以使得声道信号中的直达声或人声成分进行了增强。
基于上述实施例，用户还可以直接通过调节右声道信号的频段、幅度、相位或右声道信号的频段、幅度、相位对“中置声音量成份的多少与空间声音量成份的多少二者之间的不同比例”进行调节，已匹配不同用户的喜好的选择。
所述清晰度处理为：
同时对左声道信号或右声道信号中的奇次谐波与偶次谐波比例进行控制，以使特定比例的奇次谐波与偶次谐波进行合成。
通过使得左声道信号或右声道信号的基频和谐波时序遵循“高低八度和声原理”，同时对奇次谐波与偶次谐波比例上的控制，能实现使得奇次谐波与偶次谐波合成后的信号畸变小。
另外，音量增大/减小处理为振幅和响度的增大或减小，以实现音量的增加或者降低。数字滤波处理可以按照4段式来处理，20HZ-500HZ为低频部分，此段频率主要表现声音的厚量感、力度感，所以这段频率可以用带通滤波器选出来进行处理；500HZ-3.4KHZ之间主要表现声音的直达声或人声的主要成分，此段频率可以用带通滤波器选出来进行处理；3.4KHZ-15KHZ之间主要表现为空间声，此段频率可以用带通滤波器选出来进行处理；15KHZ-20KHZ之间主要表现为泛音，可以用带通滤波器选出进行处理。频率为数字滤波处理，通过选出特定频率的信号来实现数字滤波，通过上述特殊的声道信号处理过程，可以极好的实现声场增强、声音丰富度提高以及清晰度提高等优点。另外，在上述左声道信号的处理过程中，可以单独对声道信号的频率、幅度、数字滤波处理、时序以及空间声均能单独实现调制，极大地方便了对声音的处理。
在一实施例中，在所述将每一所述声道信号预处理为左声道信号和右声道信号的步骤包括：
依次对多声道信号进行信号分离处理、动态压缩处理、高低八度乐理处理以及局部清晰度处理。
其中，信号分离处理及将多声道信号分为两声道信号，即左声道信号和右声道信号，动态压缩处理为信号预处理过程，在幅度上，-75dB以下的信号进行抑制，-75dB—-55dB之间的信号进行扩展(比如3：1比例)，-55dB—-25dB之间的信号进行润色(比如1：1.5比例)，-25dB—-6dB之间进行压缩(比如1：6比例)，-6dB—0dB之间进行LIMT 100％压限(1：100比例)。信号预处理也是在幅度上对信号进行渲染的过程。高低八度乐理处理通过倍频谐波实现频率的倍增或者倍减，从而实现声音丰富度的增加以及与低音增强。局部清晰度处理为使得左声道信号或右声道信号的谐波时序遵循“高低八度和声原理”，同时对奇次谐波与偶次谐波比例上的控制，能实现使得奇次谐波与偶次谐波合成后的信号畸变小。
可选地，对处理后的左声道信号以及右声道信号进行信号复合后输出的步骤包括：
将所述左声道信号以及所述右声道信号经梳状滤波后合成一输出信号后输出。
其中，梳状滤波为在频率响应上出现的一系列相间的深深的峰值和谷值的现象。通常，当直达声和经听音室内音箱两侧的侧墙所反射而稍许有些延迟的反射声合加在一起时，便会产生这种梳状滤波。而梳状滤波处理则是将两个信号进行联动合成，通过读对时序的调节以保证合成后的声道信号的一致性。
本发明还提出一种音频组件，用于智能头戴设备，如图4所示，所述智能头戴设备包括：
音频组件，所述音频组件包括：存储器、控制器及存储在所述存储器上并可在所述控制器上运行的音频组件的控制程序，所述音频组件的控制程序被所述控制器执行时实现如上所述的音频组件的控制方法的步骤。
当音频组件执行如上的音频组件的控制方法时，能防声音泄漏并且获得视频图像大小相匹配的声音系统，大大改善了尺寸能量比，从而使消费者可以获得一种很好的整体体验感。广泛适用于AR、VR、MR产品，在内容应用上：有通话、游戏、电影、小视频、音乐MV、音乐播放等，可以提高游戏自身带声音场景体验感以及应用内容都是被Dow-mix或普通2.0声道的信号的声音场景体验感。
其中，值得注意的是，因为本发明智能头戴设备包含了上述音频组件的全部实施例，因此本发明智能头戴设备具有上述音频组件的所有有益效果，此处不再赘述。
可选地，如图4所示，音频组件包括驱动部和出声部20，音频组件用于智能头戴设备，其中，驱动部10安装于智能头戴设备上，出声部20通过驱动部10转动安装于智能头戴设备上。
控制器获取出声角度调节信号，并根据接收到出声角度调节信号控制驱动部10驱动所述出声部20转动以调节所述出声部20的出声角度。控制器通过驱动部10驱动出声部，以使得出声部可以随着驱动部10的转动而转动，且用户可以根据需要调节驱动部10的驱动角度以改变出声部的出声角度，以使得出声部的出声震动方向朝向人体耳道，从而避免了智能头戴设备声音泄漏的技术问题。
可选地，智能头戴设备具有安装面105，音频组件的出声部20所处的平面与智能头戴设备的安装面105成第一预设角度设置。
其中，驱动部10接收角度调节信号，并根据角度调节信号驱动出声部20转动，以调节出声部20所处的平面与智能头戴设备的安装面105之间的角度。通过上述方案，本领域技术人员可以方便可控的调节转动，从而精确控制出声部20所处的平面与智能头戴设备的安装面105之间的角度。以更好的减少声泄漏。
可选地，如图6所示，出声部20所处的平面与智能头戴设备的安装面105设置一定的角度初始值，可以保证用户在使用时出声部20置于外耳的耳廓301且贴近外耳道，减少后期需要调整的角度，其具体需要设置的角度初始值可以根据实验数据以及综合多个用户外耳数据确定。特别地，当出声部20所处的平面与智能头戴设备的安装面105之间的角度初始值为45°时，可以契合大部分人的外耳结构。
在一实施例中，如图5所示，出声部20具有面向安装面105的后侧壁、背向后侧壁的前侧壁207、连接前侧壁207和后面侧且相对设置的上侧壁202和下侧壁；下侧壁设置有主出声孔201。此时将主出声孔201设置在下侧壁，对比将主出声孔201设置在其他侧壁时，设置在下侧壁的主出声孔201距离耳道302最近，在调整好之后可以使得主出声孔201直接面向耳道302，使得主出声孔201发出的声音具有较强的指向性，减少周围的声泄漏。
可选地，如图6所示，主出声孔201朝向耳道302且与耳道302的轴线成25°夹角设置。通过上述设置，可以保证主出声孔201发出的声音具有较强的指向性，减少周围的声泄漏。
可选地，如图5所示，出声部20还具有连接前侧壁207和后面侧且相对设置的左侧壁204和右侧壁，出声部20的上侧壁202设置有上泄声孔203。通过设置上泄声孔203且相对主出声孔201设置，使之远离主出声孔201，可以提高音频组件的音质效果。
可选地，如图5所示，出声部20还具有连接前侧壁207和后面侧且相对设置的左侧壁204和右侧壁，出声部20的前侧壁207设置有前泄声孔206，和/或，出声部20的左侧壁204设置有左泄声孔205。和/或，出声部20的右侧壁设置有右泄声孔208。和/或，出声部20的上侧壁202设置有上泄声孔203，和/或，出声部20的前侧壁207设置有前泄声孔206。
通过设置前泄声孔206、左泄声孔205、右泄声孔208、上泄声孔203以及前泄声孔206中的任意一个或者多个，可以提高音频组件的音质效果。
在一实施例中，如图4所示，驱动部10包括驱动马达101、传动齿轮102、齿轮轴103和驱动控制装置，驱动马达101安装于智能头戴设备上，传动齿轮102设于驱动马达101的输出轴上，齿轮轴103与传动齿轮102啮合连接，出声部20安装于齿轮轴103上。
其中，驱动控制装置根据角度调节信号控制马达转动，以驱动出声部20转动。从而可以通过控制马达的转动以实现出声部20的转动控制。值得注意的是，此处的驱动控制装置由存储器和控制器组成。
可选地，控制器为电机驱动芯片，可以选用现有技术中的多种芯片实现，在此不再赘述。驱动控制装置设置于PCB板104上。
在一实施例中，智能头戴设备还包括按键电路、触屏电路、传感器电路、无线通讯电路中的一种或者多种，按键电路、触屏电路、传感器电路、无线通讯电路中的一种或者多种与驱动部10电连接。
其中，智能头戴设备可以通过按键电路、触屏电路、传感器电路、无线通讯电路中的一种或者多种实现角度调节信号的获取。从而可以丰富角度调节信号的获取方式，方便用户从多种途径对出声部20的转动进行调节。
可选地，按键电路包括多个按键，可以通过按键实现功能选择，如角度向上递加或角度向下递减等角度调节信号，均可以通过在驱动控制装置中对不同按键的功能进行设定，从而实现按键输出角度调节信号。
可选地，触屏电路包括触摸屏，通过触摸屏实现角度调节信号的获取，此时，驱动控制装置中有对应的程序表现为交互软件，从触摸屏上获取到触屏信号，对应转换为角度调节信号，这在现有技术中已有参考的交互软件，只需要将参数进行一定更改即可，在此不再赘述。
可选地，传感器电路可以为距离检测传感器、红外传感器或者其他传感器，通过传感器检测耳道302所在的位置，通过设置相关位置的阈值实现传感器触发转动控制，使其实现自动控制，实现出声部20的出声具有较强的指向性，减少周围的声泄漏。
在一实施例中，音频组件还包括声音处理模块和播放模块，声音处理模块的输出端与播放模块的输出端连接，播放模块设于出声部20。
其中，声音处理模块的输入端接入多个声道信号；声音处理模块首先对多个声道信号进行谐波处理以及低音能量增强处理，然后将每一声道信号预处理为左声道信号和右声道信号；随后对左声道信号以及右声道信号进行声场增强；最后对处理后的左声道信号以及右声道信号进行信号复合后输出。上述实施例中，通过在多个声道信号处理时加入谐波处理以及低音能量增强处理，并对左声道信号以第一声场增强策略进行声场增强并对右声道信号以第二声场增强策略进行声场增强，从而使得声音的丰富度增强，低音的体验感增加，由于将声道信号预处理为左声道信号和右声道信号并将左声道信号和右声道信号分开进行声场增强处理最后合成，可以实现精准调节声场，通过上述方案从整体上改善了音频组件的动态性能，使之能丰富声场体验、增加声音的丰富感和低音能量感。从而使得使用者的体验感上升，使得使用者可以获得很匹配的声音系统。
可选地，声音处理模块包括信号接入端、数字信号处理单元(DSP)、声学分析单元和声学系统，声道信号经由信号接入端依次经由数字信号处理单元、声学分析单元以及声学系统的处理，以实现声音处理。
可选地，数字信号处理单元(DSP)可以为常用的数字信号控制器，声学分析单元可以为AC3D20，声学系统可以为HID(高保真)声学系统。
可选地，播放模块为喇叭等声音播放元件。
可选地，智能头戴设备为智能眼镜，智能眼镜具有两个镜腿40，两个镜腿40上分别设置有音频组件。
通过在两个镜腿40分别设置有音频组件，可以在左耳和右耳均保证声音场景体验感，最大程度上提高声音场景体验感。
以上仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种音频组件的控制方法，其特征在于，所述音频组件的控制方法包括：
音频组件接收多个声道信号；
将每一所述声道信号预处理为左声道信号和右声道信号；
对所述左声道信号以第一声场增强策略进行空间声声场增强，并对所述右声道信号以第二声场增强策略进行中置声声场增强；
对处理后的所述左声道信号以及所述右声道信号进行信号复合后输出；
所述对所述左声道信号以第一声场增强策略进行空间声声场增强的步骤包括：
对所述左声道信号依次进行音量增大/减小处理、数字滤波处理、高低八度乐理处理、清晰度处理以及空间声处理；
所述对所述右声道信号以第二声场增强策略进行中置声声场增强的步骤包括：
所述第二声场增强策略为：对所述右声道信号进行音量增大/减小处理、数字滤波处理、高低八度乐理处理、清晰度处理以及中置声处理；
所述空间声处理为：对所述左声道信号的频段、幅度、相位进行调整，以使所述左声道信号的频段在3.4KHZ-15KHZ之间，所述左声道信号的幅度在0-12dB之间，所述左声道信号的相位在0-45度之间；
所述中置声处理为：对所述右声道信号的频段、幅度、相位进行调整，以使所述右声道信号的频段在500HZ-3.4KHZ之间，所述右声道信号的幅度在0-12dB之间，所述右声道信号的相位在0-15度之间。
2.如权利要求1所述的音频组件的控制方法，其特征在于，所述高低八度乐理处理为：
将左声道信号的谐波、低频以及基频叠加以实现频率倍增；或，
将右声道信号的谐波、低频以及基频叠加以实现频率倍增。
3.如权利要求1所述的音频组件的控制方法，其特征在于，所述清晰度处理为：
同时对左声道信号或右声道信号中的奇次谐波与偶次谐波比例进行控制，以使奇次谐波与偶次谐波进行合成。
4.如权利要求1所述的音频组件的控制方法，其特征在于，在所述将每一所述声道信号预处理为左声道信号和右声道信号的步骤包括：
依次对多声道信号进行信号分离处理、动态压缩处理、高低八度乐理处理以及局部清晰度处理。
5.如权利要求1所述的音频组件的控制方法，其特征在于，所述对处理后的所述左声道信号以及所述右声道信号进行信号复合后输出的步骤包括：
将所述左声道信号以及所述右声道信号经梳状滤波后合成一输出信号后输出。
6.一种智能头戴设备，其特征在于，所述智能头戴设备包括：
音频组件，所述音频组件包括：存储器、控制器及存储在所述存储器上并可在所述控制器上运行的音频组件的控制程序，所述音频组件的控制程序被所述控制器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的音频组件的控制方法的步骤。
7.如权利要求6所述的智能头戴设备，其特征在于，所述音频组件包括出声部和驱动部，出声部，通过所述驱动部转动安装于所述智能头戴设备上；
控制器获取出声角度调节信号，并根据接收到出声角度调节信号控制驱动部驱动所述出声部转动以调节所述出声部的出声角度。
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